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铁锂电池会爆炸吗?磷酸铁锂电池爆炸问题解析

九游会俱乐部LARGE  |  点击量:11539次  |  2019年07月31日  

摘要
铁锂电池会爆炸吗?磷酸铁锂电池爆炸问题解析。过去的几年,使用三元锂电池的电动汽车多次发生过起火爆炸。于是负面新闻相对较少的磷酸铁锂电池,被贴上了“绝对安全”的标签

铁锂电池会爆炸吗?磷酸铁锂电池爆炸问题解析。过去的几年,使用三元锂电池的电动汽车多次发生过起火爆炸。于是负面新闻相对较少的磷酸铁锂电池,被贴上了“绝对安全”的标签,成为曾经电动汽车动力电池的首选。但磷酸铁锂电池真的不会爆炸吗?小编为您解析磷酸铁锂电池爆炸的原因。


  铁锂电池会爆炸吗?


磷酸铁锂电池在一般情况下是不会出现爆炸起火的的。正常使用时磷酸铁锂电池的安全性较高,但是事无绝对,在一些极端情况下还是会发生危险的。这跟各公司的材料选择、配比、工艺过程以及后期的使用是有很大关系的。


尽管磷酸铁锂材料从热力学方面来说,其热稳定性和结构稳定型是目前所有正极材料中最高的,并且在实际安全性能测试中也被验证,但从材料以及电池内在发生短路的可能性和几率来看,它可能又是最不安全的。


首先,从材料的制备来说,磷酸铁锂的固相烧结反应是一个复杂的多相反应,有固相磷酸盐、铁的氧化物以及锂盐,外加碳的前驱体以及还原性气相。为了保证磷酸铁锂中的铁元素是正二价,烧结反应必须在还原性气氛中进行,而较强的还原性气氛在将三价铁离子还原成正二价铁离子的过程中,存在将正二价铁离子进一步还原成微量单质铁的可能性。


单质铁会引起电池的微短路,是电池中最忌讳的物质,这也是日本没有将磷酸铁锂应用于动力型锂离子电池中的主要原因之一。此外,固相反应一个显著的特点是反应的缓慢性和不彻底性,这使得在磷酸铁锂中存在微量Fe?O?的可能性,美国阿贡实验室将磷酸铁锂高温循环性差的缺陷归结为Fe?O?在充放电循环过程中的溶解以及单质铁在负极上的析出。此外,为了提高磷酸铁锂的性能,必须将其颗粒纳米化。而纳米材料的一个显著特点是结构稳定性和热稳定性较低,化学活性较高,这在某种程度上也增加了磷酸铁锂中铁溶解的几率,特别是在高温循环与储存条件下。而实验结果也表明,在负极上通过化学分析或者能谱分析,测试到铁元素的存在。


从磷酸铁锂电池制备的方面来说,由于磷酸铁锂纳米级颗粒较小,比表面积较高,并且由于采用碳包覆工艺,高比表面积的活性炭对空气中的水分等气体具有很强的吸附作用,造成电极加工性能不佳,粘结剂对其纳米颗粒的粘附力较差。无论在电池制备过程中还是在电池的充放电循环和储存时,纳米颗粒都容易从电极上脱离,造成电池的内部微短路。


磷酸铁锂电池爆炸问题解析


1、水份含量过高


水份可以和电芯中的电解液反应,生产气体,充电时,可以和生成的锂反应,生成氧化锂,使电芯的容量损失,易使电芯过充而生成气体,水份的分解电压较低,充电时很容易分解生成气体,当这一系列生成的气体会使电芯的内部压力增大,当电芯的外壳无法承受时,电芯就会爆炸。


2、内部短路


由于内部产生短路现象,电芯大电流放电,产生大量的热,烧坏隔膜,而造成更大的短路现象,这样电芯就会产生高温,使电解液分解成气体,造成内部压力过大,当电芯的外壳无法承受这个压力时,电芯就会爆炸。


3、上部胶


激光焊时,热量经壳体传导到正极耳上,使正极耳温度高,如果上部胶纸没有隔开正极耳及隔膜,热的正极耳就会使隔膜纸烧坏或收缩,造成内部短路,而形成爆炸。


4、高温胶纸包住负极耳


客户在负极耳点焊时,热量传导到负极耳上,如果高温胶纸未贴好,负极耳上的热量就会烧坏隔膜,造成内部短路,形成爆炸。


5、贴底部胶未完全包住底部


客户在底部铝镍复合带处点焊时,会在底部壳壁产生大量的热,传导极芯的底部,如果高温胶纸未完全包住隔膜,会烧坏隔膜,造成内部短路,形成爆炸。


6、过充


电芯过充电时,正极的锂过度放出会使正极的结构发生变化,而放出的锂过多也容易无法插入负极中,也容易造成负极表面析锂,而且,当电压达到4.5V以上时,电解液会分解生产大量的气体。上面种种均可能造成爆炸。


7、外部短路


外部短路可能由于操作不当,或误使用所造成,由于外部短路,电池放电电流很大,会使电芯的发热,高温会使电芯内部的隔膜收缩或完全坏坏,造成内部短路,因而爆炸。


以上就是磷酸铁锂电池爆炸起火的原因,如果我们采取正确的使用方式,我可以有效的避免的锂电池爆炸的几率。


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